SU1134287A1 - Способ непрерывного лить металлов - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, включающий подачу расплава в кристаллизатор и выт гивание слитка, при этом кристаллизатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества металла, кристаллизатору и слитку сообщают дополнительное планетарное движение относительно оси, параллельной оси кристаллизатора . 2.Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что угловые скорости вращени  кристаллизатора вокруг его оси и планетарного движени  направлены в противоположные стороны, 3.Способ ПОПП.1 и 2,отличающийс  тем, что планетарное движение кристаллизатора осуществл ют с эксцентриситетом, равным 0,2-1,5 среднего размера сечени  слитка. СО 4 ю 00 ч1

Description

1 Изобретение относитс  к черной и цветной металлургии и может быть использовано при непрерывном литье металлов, преимущественно в крупные слитки дл  кузнечного и прокатного производства, а также в расходуемые электроды дл  переплава. Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий операцию вращени  кристаллизатора. Данный способ позвол ет улучшить услови  кристаллизации за счет улучшени  охлаждени  слитка lj . Недостатком данного способа  вл етс  низкое качество металла вследствие получени  пористости и длинной усадочной раковины. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ непрерывного лить  металлов, при ко тором в процессе выт гивани  слитка из кристаллизатора слиток вращают вокруг его оси симметрии вместе с кристаллизатором, при этом улучшаютс  структуры слитка, ускор ютс  кристаллизаци  жидкой фазы в нем, получа1от лучшее качество поверхности слитка. Недостатком известного способа  вл етс  получение остаточной осев пористости в слитке, котора  приводит при последунэдей ковке или прокатке к расслоению и окислению металла . Пористость возникает в резу тате отсутстви  перемешивани  жидк фазы слитка а его центре во врем  вращени  при кристаллизации. Кроме того, центробежные силы отбрасываю т желые фракшто слитка к периферии что способствует .образованию порис тости и сосредоточению в центре не металлических включений, что снижа механические свойства металла осевой зоны. Цель изобретени  - повьш1ение ка чества металла. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу непрерьш ного лить  металлов,вк.ючающему по дачу расплава в кристаллизатор и выт гивание слитка, при этом кристаллизатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, кристаллизато и слитку сообщают дополнительное планетарное движение относительно оси, параллельной оси кристаллизатора . 7 При этом угловые скорости вращени  кристаллизатора вокруг его оси ланетарного движени  направлены в ротивоположные стороны. КрЬме того, планетарное движение кристаллизатора осуществл ют с эксцентриситетом , равным 0,2-1,5 среднего размера сечени  слитка. На фиг. 1 и 2 изображена схема, иллюстрирующа  предлагаемый способ; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 - варианты устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 6. Устройство, осуществл ющее предложенный способ, содержит планшайбу 1, на которой с эксцентриситетом р относительно оси вращени  планшайбы О установлен кристаллизатор 2 с возможностью вращени  относительно оси О,, жестко соединенный со штоком 3, установленным в направл ющей 4, закрепленной шарнирно на непогчг ной стойке 5. Внутри кристаллизатора полуокружност ми 6 обозначена форма мениска жидкой фазы слитка 7, нижний конец которого закреплен в затравке 8, установленной с возможностью вращени  в траверсе 9. Планшайба 1 оборудована зубчатым венцом, который зацепл етс  с шестерней 10, установленной на приводе 1 1 . Траверса 9 подвешена на винтах 12, которые установлены в подшипниках , вмонтированных во вращающемс  основании 13, установленном на подшипниках в планетарной шестерне 14, котора  закреплена неподвижно. Привод 15 вращени  винтов 12 установлен неподвижно. Вращение от привода 15 передаетс  через вал 16 на шестерню 17 и колесо 18, а затем через колесо 19 на шестерни 20 и 21. Во внутреннюю полость кристаллизатора введен разливочный стакан 22. Планшайба 1 св зана направл к цими 23 с основанием 13. В подшипниках , вмонтированных в планшайбу 1 и основание 13, установлен трансмиссионный вал 24, на конце, которого закреплено зубчатое колесо 25, зацепл ющеес  с планетарной шестерней 3 14. С траверсой 9 совместно передвигаетс  по трансмиссионному валу 24 скольз ща  шестерн  26, зацепл ю ща с  с колесом 27, закрепленным на валу затравки 8. На фиг. 5 изображен вариант устройства дл  реализации,способа, вкл чающего планщайбу 28, св занную через зубчатый венец и шестерню 29 с приводом 30. Установлены два кристал лизатора 31 и 32 с возможностью вра щени  относительно собственных осей (технологических осей). На основании 33 установлены т нущие клети 34 и 35 также с возможностью вращени  относитвльно технологических осей. На основании .33 установлен дополнительный привод вращени  кристаллизаторов 36 и т нущих клетей, кинематическа  св зь между которыми осуществл етс  через шестерню 37, зубчатое колесо 38 , вал 39, установленный в подшипниках основани  33 и планшайбы 28, на котором закреплены шестерни  40-41, закрепл юощес  с венцами кристаллизаторов 42 и 43 и венцами т нущих клетей 44 и 45. Планшайба 28 и основание 33 жестко св заны между собой св зью 46. На планшайбе 28 устанавливаетс  разливочное устройство 47. Слитки обозначены позицией 48, 49. На фиг. 6 представлен еще один вариант устройства дл  осуществлени  способа.При этом варианте платформа 50 установлена на эксцентриках 51 и 52, закрепленных на горизонтальном валу 53j который установлен в подшипниках и на его консольном конце закреп лено зубчатое колесо 54, зацепл ющёвс  с шестерней 55, установленной на валу 56 привода 57. На.платформе 50 установлены метаплоприемник 58, горизонтальный кристаллизатор 59 и т нуща  клеть 60 В металлоприемник входит заливочный стакан 61. Слиток обозначен позицией 62. Стрелкой Ci) показано направление вращени  кристаллизатора с твердой фазой (оболочкой слитка). Стрелкой Uf показано н равление вращени  планшайбы 1, а стрелкой Oj - направление поворота жидкой фазы слитка, при этом стрелкой Р показано направление действи  центробежной силы на слиток и его жидкую фазу в данный мрмрнт. 874 Эксцентриситет pQ выбирают в пределах 0,2-1,5 среднего размера сечени  слитка. Предлагаемый способ непрерывного лить  металлов осуществл ют со следующей последовательностью операций. В кристаллизатор 2, с предварительно введенной в него затравкой 8 через разливочный стакан 22 подают жидкий металл. По достижению жидким металлом уровн  отсто щего на 100-120 мм от верхнего кра  кристаллизатора 2, сообщают вращение планшайбе t. При этом планщайба 1, враща сь, схюбщает кристаллизатору 2 круговое движение относительно оси расположенной параллельно оси симметрии слитка О с эксцентриситетом р , но поскольку кристаллизатор установлен на планшайбе 1 с возможностью вращени  относительно оси 0 (т.е. собствен ной оси), а также имеет дополнительную кинематическую св зь через шток 3, направл ющую 4 и стойку 5 с неподвижньпчи ча ст ми конструкции, то он вместе со слитком вращаетс  вокруг общей оси симметрии О, , получает дополнительное планетарное движение, враща сь относительно другой оси О , параллельной указанной оси симметрии При этом угловые скорости вращени  слитка относительно оси сию етрии и планетарного движени  направлены в разные стороны, соответственное) . и О, . Вращение планшайбе 1 сообщают от электродвигател  через шестерню 10 и .. . выполненный заодно 5 . г планЬайбой 1.Поскольку планшайба 2 с помощью стоек 23 св зана с основанием 13, то. последнее также вращаетс  в подшипниках планетарной шестерни , котора  закреплена стационарно. ри этом вращаютс  и остальные элеенты устройства, смонтированные на планшайбе 1 и основании 13. После сообщени  слитку планетарого движени  его выт гивают. Выт ивание слитка 7 осуществл етс  при ращении винтов 16, которые пе| мещат траверсу -9 вместе с затравкой 8. ривод вращени  винтов 12 осущестл ют от стационарно установленного вигател  15 через коническую пару 17 и 18. Коническое колесо 18 передат вращение шестерне 19. Их общий ал проходит через центр основани  13 и вращаетс  независимо от вращени  основани  13. С шестерни 19 вращение через зубчатые колеса 20 и 21 передаетс  на винты 18. Таким образом , перемещение траверсы 9 бсущест вл етс  независимо от вращени  планшайбы 1 и основани  13 и скорость его можно регулировать изменением . оборотов двигател  15. Поскольку кристаллизатор 2 вращаетс  со слитком вокруг общей оси сим метрии 0( и получает дополнительное планетарное движение враща сь относительно другой оси О , то и затрав ка 8 вращаетс  по этому же закону. Это достигаетс  путем обкатки зубчатого колеса 25, которое вращает трансмиссионньА вал 24, а тот, в свою очередь, через скольз щую шестерню 26 и колесо 27 вращает затравку . Необходима  скорость вращени  затравки согласовываетс  передаточным отношением 1:1 а парах 14 и 25 и 26 и 27. При вращении кристаллизатора 2 со слитком относительно общей оси симметрии и сообщении им дополнительного планетарного движени  путем вращени  относительно другой оси параллельной указанной оси симметрии , возникают -следующие  влени . Жидка  фаза слитка вращаетс  в направлении О- противоположном направлению вращени  кристаллизатора С0| и твердой фазы слитка 7 и совпа дающим с направлением планетарного движени  CD . Мениск ж(дкой фазы приобретает форму 6 с волной, бегущей н направлении )/; Это заставл ет жидкую фазу слитка активно перемешиватьс , что вызы вает ускорение сн тие перегрева рас плава жидкой фазы, замедлени  рост твердой корки слитка и тем самым ув личиваетс  отвод тепла через стенку кристаллизатора, что. благопри тно сказываетс  на стойкости твердой об лочки, так как уменьшаетс  веро тность образовани  ужимин и продольных трещин. Возникает механическа  эррози  фронта кристаллизации, на к торую вли ет также центробежна  сил FU , сопровождаема  разрушением ден ритрв, обломки которых ускор ют кри таллизацию металла. Все зто способствует образованию мелкозернистой структуры слитка без раковин и неметаллических включений, без трещин и с хорошей поверхностно, т.е. улучшаетс  качество. Отводу тепла от центра слитка, а, следовательно, и улучшению процесса кристаллизации, способствует и бегуща  волна в направлении со„ на мениске 6. Величина силы Рц , необходима  дл  создани  смещени  фронта кристал Лизации Ивозникновени  бегущей волны в направлении, зависит от рассто ни  p(j (эксцентриситета) между осью планетарного движени  О и центром слитка и кристаллизатора 0 , а также от массы и скорости вращени . При этом при воздействии на слиток сила F(j не вызывает разрушение или вьтучивание корки (твердой фазы 7) слитка . Необходимую величину силы Fu позвол ет создать выбор йд в пределах 0,2-1,5 Среднего размера сечени  слитка. При величине 3 меньше 0,2 среднего размера сечени  слитка эффективность воздействи  центробежных сил низка , а при РО большим 1,5 среднего размера сечени  слитка усложн етс  конструкци  машины и возможно разбрызгивание металла. Пример . На лабораторной установке, схема которой изображена на фиг. 1-4, быпи получены слитки ф 150 мм из стали 45 длиной до 1000 мм по предлагаемому способу.При этом скорость планетарного вращени  достигала 40-60 об/мин, высота бегу-щей волны достигала 40 мм. В статическом состо нии уровень жидкого металла в кристаллизаторе был ниже его верхнего кра  на 100 мм. Скорость выт гивани  составл ла около 2,5 в минуту. Эксцентриситет составл л ро 0,5. Полученный слиток имел поверхность, на которой отсутствовали трещины и ужимы, осева  пористость в головной и донных част х слитка не прослеживалась . На кузнечном переделе слиток был прокован без расслоений и других дефектов. Слиток того же размера, полученный известным способом, расслоилс . Таким образом, при примене711342878

1

НИИ предлагаемого способа может бвггь качественные издели  из них. Снижение получен слиток улучшенного качества. потерь от брака на мапшнах непрерывноИспользрвание изобретени  позвол - водите ьности одной машины 100 тыс. ет уменьшить отходы металла при пере- STB год может быть создана экономи  деле слитков, а также получать более 3000 т стали в год. го лить  составл ет 3-4%. При проиэ Риг .2

Фиг.

3

ue.S SB 55

-Z

7

W

Фиг. 7 Фиг.6

Claims (3)

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, включающий подачу расплава в кристаллизатор и вытягивание слитка, при этом кристаллизатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла, кристаллизатору и слитку сообщают дополнительное планетарное движение относительно оси, параллельной оси кристаллизатора .

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что угловые скорости вращения кристаллизатора вокруг его оси и планетарного движения направлены в противоположные стороны.

3. Способ попп.1 и 2,отличающийся тем, что планетарное движение кристаллизатора осуществляют с эксцентриситетом, равным 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка.

Фиг.1